使用高精度三坐標(biāo)激光掃描功能的減速機(jī)針齒殼毛刺檢測(cè)系統(tǒng)

（博炯（上海）精密機(jī)械科技有限公司，上海 200093）

0.引言

近年來(lái)，隨著機(jī)器人技術(shù)含量的不斷提高，高速度、高精度、高負(fù)載自重比的機(jī)器人也越來(lái)越受到工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)注。減速機(jī)在機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)中相當(dāng)于機(jī)器人的關(guān)節(jié)部位，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度及工作力矩、負(fù)載等功能，所以，減速機(jī)的質(zhì)量好壞直接影響到機(jī)器人的正常使用壽命?，F(xiàn)階段，減速機(jī)的故障除了與潤(rùn)滑油質(zhì)量、齒輪、滾針、針齒殼和主軸的硬度、粗糙度和尺寸精度相關(guān)外，還與針齒殼的加工毛刺有關(guān)。因?yàn)闅埩舻拿蹋跍p速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)造成滾針和針齒殼之間產(chǎn)生摩擦和更多的毛刺，也逐漸使?jié)櫥妥兒谧冇玻斐蓽p速機(jī)運(yùn)行不暢?，F(xiàn)在的毛刺去除技術(shù)雖然先進(jìn)，仍然無(wú)法去除部分殘留在減速機(jī)針齒殼齒口和齒內(nèi)側(cè)面的毛刺。目前大多數(shù)工廠采用目視、人手觸摸、杠桿數(shù)顯千分表等的毛刺檢測(cè)方式，但是因?yàn)闄z測(cè)方式都不精確全面，所以還是經(jīng)常發(fā)生漏判現(xiàn)象。本文將詳細(xì)講述使用高精度三坐標(biāo)激光掃描功能的減速機(jī)針齒殼毛刺檢測(cè)系統(tǒng)，全面、快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)機(jī)針齒殼毛刺的測(cè)量流程。

1.本系統(tǒng)組成機(jī)構(gòu)

（1）LK三坐標(biāo)ALTERAS7.5.5。（2）尼康NIKON LC15Dx非接觸式激光掃描測(cè)頭。（3）二微碼掃描槍。（4）雷尼紹ACR3 激光自動(dòng)更換架。（5）訂制數(shù)據(jù)分析報(bào)告程序。（6）專用點(diǎn)云分析CAD對(duì)比模塊程序。（7）DLL工作站專用電腦。（8）針齒殼定位夾具1套。三坐標(biāo)激光掃描功能的減速機(jī)針齒殼毛刺檢測(cè)系統(tǒng)如圖1所示。

2.測(cè)量流程

（1）掃碼槍掃描針齒殼的圖號(hào)二維碼。（2）輸入本次定測(cè)量的數(shù)量，調(diào)出對(duì)應(yīng)的測(cè)量程序。（3）把針齒殼放入三坐標(biāo)專用夾具固定位置，開(kāi)始測(cè)量。（4）手操作接觸測(cè)針給針齒殼動(dòng)定位。（5）點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的測(cè)量程序開(kāi)始自動(dòng)測(cè)量，接觸式測(cè)針自動(dòng)定位設(shè)置完畢后，通過(guò)自動(dòng)測(cè)頭交換架把測(cè)頭切換成激光掃描測(cè)頭。（6）激光掃描測(cè)頭把針齒殼內(nèi)端面一圈分4段進(jìn)行掃描，直至測(cè)量結(jié)束。（7）掃描測(cè)量后，形成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)自動(dòng)和原設(shè)計(jì)的3D數(shù)模進(jìn)行對(duì)比，形成彩虹狀對(duì)比圖。（8）測(cè)量結(jié)果可選擇會(huì)自動(dòng)生成圓餅狀數(shù)據(jù)圖，進(jìn)行毛刺公差自動(dòng)判定，OK通過(guò)，NG報(bào)警提示。（9）第三方測(cè)量軟件生成測(cè)量判定報(bào)告。

3.本測(cè)量系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）使用三坐標(biāo)加高精度激光掃描測(cè)頭，解決了針齒殼齒口和齒內(nèi)側(cè)面毛刺的漏判問(wèn)題。尼康 LC15Dx激光掃描測(cè)頭，視野寬度18mm、深度15mm、測(cè)量精度1.9um，掃描速度70,000點(diǎn)/s，所以，測(cè)量公差基準(zhǔn)為20um的毛刺的檢測(cè)，按照測(cè)量設(shè)備精度十分之一的選型原則，測(cè)量設(shè)備精度要達(dá)到至少2um。而尼康1.9um的LC15Dx激光掃描測(cè)頭正好符合。尼康激光掃描測(cè)頭掃測(cè)量針齒殼的測(cè)量時(shí)間（單側(cè)）為3～4min/次。

圖1 三坐標(biāo)激光掃描功能的減速機(jī)針齒殼毛刺檢測(cè)系統(tǒng)

圖2 毛刺分布平面及餅狀數(shù)據(jù)分布示例圖

（2）因?yàn)槟峥档募す鈷呙铚y(cè)頭具有的ESP技術(shù)，所以當(dāng)激光頭在掃描時(shí)不會(huì)被針齒殼的不銹鋼的反射光干涉，不需噴顯像劑測(cè)量，其他品牌對(duì)于這種高亮材質(zhì)的產(chǎn)品需要噴粉測(cè)量。

（3）尼康激光掃描測(cè)頭掃描后可得幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可根據(jù)檢測(cè)精度要求進(jìn)行設(shè)置，檢測(cè)要求精度越高，設(shè)置激光的間距則越密，檢測(cè)速度越慢，反之，檢測(cè)精度要求較低，設(shè)置激光的間距越疏，檢測(cè)速度越快。

（4）因?yàn)槟峥导す鈷呙铚y(cè)頭掃描的精度及強(qiáng)大的測(cè)量分析點(diǎn)云的軟件，除可以分析判定針齒殼在針齒口和齒側(cè)面毛刺的狀況外，還可分析因?yàn)樽詣?dòng)去除毛刺機(jī)沒(méi)有打磨的表面，這種表面被稱為“黑皮”。

（5）掃描后導(dǎo)出的數(shù)據(jù)點(diǎn)可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析顯示各類分析圖。如餅狀分布圖可以顏色來(lái)顯示整體偏差狀況，操作者可對(duì)不同的公差數(shù)據(jù)進(jìn)行顏色區(qū)分設(shè)置。

4.其他測(cè)量方式的特點(diǎn)

其他品牌的三坐標(biāo)激光掃描測(cè)頭，測(cè)量精度多為10um左右（三豐公司為12um），難以達(dá)到測(cè)量設(shè)備精度1/10的選型要求，另外三維光學(xué)掃描儀因?yàn)榫葹?0um以上，更難達(dá)到毛刺分析檢測(cè)要求。

日本基恩士的高速輪廓測(cè)量?jī)xLJ-V7000系列，雖然Z軸測(cè)量精度達(dá)0.2um，x軸2um。但是因?yàn)槭?維測(cè)量?jī)x，需要非標(biāo)定制才能進(jìn)行三維測(cè)量，且三維測(cè)量精度無(wú)法保證，所以難以到達(dá)毛刺分析檢測(cè)要求[1-2]。

5.結(jié)語(yǔ)

圖2為激光掃描測(cè)量后得到的毛刺分布平面圖及餅狀數(shù)據(jù)分布圖。

說(shuō)明：0.05mm顯示紅色，0.02mm～0.05mm 顯示橙色，＜0.02mm 顯示綠色。